JPH0714738A - 軟磁性薄膜の製造方法 - Google Patents
軟磁性薄膜の製造方法Info
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- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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Abstract
軟磁性薄膜を得る。 【構成】 鉄とニッケルとを電気めっきにより導体上へ
一層が50nm以下の厚さで,交互に析出して多層薄膜
を形成し、この多層薄膜に300〜800℃の温度で熱
処理を施して、鉄・ニッケル合金の軟磁性薄膜を製造す
る。 【効果】 小さい保磁力と高い角形ヒステリシス特性の
軟磁性薄膜を容易に安定して製造できるようになる。
Description
法に関し、さらに詳しくは、小さい保磁力と高い角型比
をもつ軟磁性薄膜を得ることが出来る軟磁性薄膜の製造
方法に関する。
薄膜は、メモリデバイスやセンサの材料として有用であ
り、鉄・ニッケル合金(パーマロイ)の軟磁性薄膜が良
く知られている。かかる鉄・ニッケル合金の軟磁性薄膜
の製造方法としては、蒸着法,スパッタ法,無電解めっ
き法,電気めっき法が知られているが、経済的な観点か
らは、電気めっき法が最も有利である。
金の軟磁性薄膜の製造方法では、成分金属および微量添
加剤を溶解しためっき液中に導体をディップし、通電す
るものである。例えば、鉄・ニッケル合金薄膜を製造す
る場合は、鉄,ニッケルおよびラウリル硫酸ナトリウム
やサッカリンを溶解しためっき液中に導体をディップ
し、通電している。
来の鉄・ニッケル合金の軟磁性薄膜の製造方法では、ラ
ウリル硫酸ナトリウムやサッカリンのような微量添加剤
の濃度が鉄・ニッケル合金の組成に大きな影響を与える
ため、微量添加剤の濃度管理を厳しくしないと、特性の
バラツキが大きくなり、好ましい特性の軟磁性薄膜を安
定して得られない問題点がある。そこで、この発明の目
的は、好ましい特性の軟磁性薄膜を容易に安定して得る
ことが出来る軟磁性薄膜の製造方法を提供することにあ
る。
製造方法は、鉄とニッケルとを電気めっきにより導体上
へ一層が50nm以下の厚さで,交互に析出して多層薄
膜を形成し、この多層薄膜に300〜800℃の温度で
熱処理を施すことにより熱拡散せしめ電着応力を緩和
し、導体上に鉄・ニッケル合金の軟磁性薄膜を製造する
ことを構成上の特徴とするものである。上記構成におい
て、熱処理温度T〔゜K〕と熱処理時間Sの関係を、 −9.78≦log{S}−8.33×1000/T≦−7.56 とするのが好ましい。
微量添加剤を溶解した鉄めっき液と,ニッケルおよび微
量添加剤を溶解したニッケルめっき液とを用意し、それ
らめっき液を用い、めっき時間により一層の厚さを50
nm以下に制御して、交互に導体上に析出して多層薄膜
を形成する。そして、この多層薄膜に300〜800℃
の温度で熱処理を施すことにより熱拡散せしめ電着応力
を緩和し、軟磁性薄膜を製造する。そこで、軟磁性薄膜
の組成への各めっき液での微量添加剤の濃度の影響が小
さくなるため、好ましい特性の軟磁性薄膜を容易に安定
して得ることが出来るようになる。
好ましい高角型比のヒステリシス特性が得られない。ま
た、熱処理温度が300℃より低いと熱拡散が十分でな
く、800℃より高いと結晶粒の増大を生じて、好まし
い高角型比のヒステリシス特性が得られない。
Sの関係を、 −9.78≦log{S}−8.33×1000/T≦−7.56 とすれば、保磁力15Oe以下,角型比70%以上の軟
磁性薄膜を好適に製造することが出来る。
に詳細に説明する。なお、これによりこの発明が限定さ
れるものではない。図1は、この発明の鉄・ニッケル合
金の軟磁性薄膜の製造方法のフロー図である。ステップ
1では、導体の表面に前処理を施し、鉄・ニッケル合金
の軟磁性薄膜の製造に適した表面にする。なお、導体
は、例えば銅線,多結晶銅板,セラミック板上に銅薄膜
をスパッタや無電解めっきしたもの等が挙げられる。
と塩化第一鉄の混合液,PH=3,25℃)中に導体を
ディップし、陽極は白金被覆チタン電極を用い、電流密
度50mA/平方cmで所定時間だけ通電して、厚さ5
〜50nmの鉄層を形成する。ステップ3では、ニッケ
ルめっき液(硫酸ニッケルと塩化ニッケルの混合液,P
H=4,25℃)中に導体をディップし、陽極は白金被
覆チタン電極を用い、電流密度50mA/平方cmで所
定時間だけ通電して、厚さ5〜50nmのニッケル層を
形成する。なお、上記ステップ2,3でのめっき時間を
調整して、鉄層とニッケル層の厚さの比が1:1になる
ようにする。また、上記ステップ2,3はバッチ方式を
想定したが、シャワー方式,連続液槽方式などの他の方
式を用いて電気めっきを施してもよい。ステップ4で
は、鉄層とニッケル層の合計が10層になるまで、上記
ステップ2,3を繰り返す。図2に、鉄層とニッケル層
の合計が10層になったときの断面図を示す。
囲気中で,鉄とニッケルの多層薄膜に300〜800℃
の温度で熱処理を施す。これにより鉄とニッケルが相互
に熱拡散し、電着応力が緩和され、小さい保磁力と高い
角型ヒステリシス特性をもつ鉄・ニッケル合金の軟磁性
薄膜が得られる。図3に、熱処理温度400℃,熱処理
時間7200sec (2時間)とした場合の鉄・ニッケル
合金の軟磁性薄膜の断面図を示す。図3中に破線で示す
ように鉄層とニッケル層との境界近傍で熱拡散が起こっ
ている。但し、多層薄膜全体には及んでいない。この状
態で最も好ましい特性が得られる。図4に、熱処理温度
800℃,熱処理時間7200sec (2時間)とした場
合の鉄・ニッケル合金の軟磁性薄膜の断面図を示す。熱
拡散が過剰に進んだ状態となり、好ましい特性が得られ
なくなる。
る。熱処理時間は7200sec (2時間)、一層の厚さ
は10nm,50nm,100nm,500nm,10
00nmである。一層の厚さが10nm,50nmの場
合には、約450℃以下の熱処理温度で70%以上の角
型比が得られている。一方、一層の厚さが100nm,
500nm,1000nmの場合には、どのようにして
も70%以上の角型比が得られていない。従って、一層
の厚さを50nm以下にすべきことが判る。
る。熱処理時間は7200sec (2時間)、一層の厚さ
は10nmである。約340℃〜460℃の熱処理温度
で、15Oe以下の保磁力が得られている。
下,角型比70%以上)が得られた場合の熱処理温度と
熱処理時間のデータである。図8は、図7のデータを基
に作成したグラフであり、好ましい特性(保磁力15O
e以下,角型比70%以上)が得られる熱処理温度と熱
処理時間の範囲を斜線で示している。この斜線の範囲を
条件式で示すと、熱処理温度をT〔゜K〕,熱処理時間を
S〔sec〕として、 300≦T−273≦800 −9.78≦log{S}−8.33×1000/T≦−7.56 となる。
きにより導体上へ一層が50nm以下の厚さで交互に析
出して多層薄膜を形成し、この多層薄膜に300℃〜8
00℃の温度で熱処理を施したときに、小さい保磁力と
高い角型ヒステリシス特性をもつ軟磁性薄膜を得ること
が出来る。
ば、小さい保磁力と高い角型ヒステリシス特性をもつ軟
磁性薄膜を、容易に安定して得ることが出来る。
性薄膜の製造方法のフロー図である。
ある。
間の熱処理をしたときの構造を示す断面図である。
間の熱処理をしたときの構造を示す断面図である。
処理時間の図表である。
Claims (2)
- 【請求項1】 鉄とニッケルとを電気めっきにより導体
上へ一層が50nm以下の厚さで,交互に析出して多層
薄膜を形成し、この多層薄膜に300〜800℃の温度
で熱処理を施すことにより熱拡散せしめ電着応力を緩和
し、導体上に鉄・ニッケル合金の軟磁性薄膜を製造する
ことを特徴とする軟磁性薄膜の製造方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載の軟磁性薄膜の製造方法
において、熱処理温度T〔゜K〕と熱処理時間Sの関係
を、 −9.78≦log{S}−8.33×1000/T≦−7.56 とすることを特徴とする軟磁性薄膜の製造方法。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1993
- 1993-06-22 JP JP05149936A patent/JP3116125B2/ja not_active Expired - Lifetime
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